Номер 8, страница 306 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 43. Азот - номер 8, страница 306.

Условие.

8. Смешали 39,46 г насыщенного при $20^\circ C$ раствора хлорида аммония и 33,5 г насыщенного при $20^\circ C$ раствора нитрита натрия. Реакционную смесь прокипятили. Вычислите массовую долю хлорида натрия в полученном после реакции растворе (испарением воды можно пренебречь). Растворимость на 100 г воды при $20^\circ C$ для хлорида аммония 37,2 г, для нитрита натрия 82,9 г.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(NH_4Cl) = 39,46$ г

$m_{р-ра}(NaNO_2) = 33,5$ г

$t = 20$ °C

Растворимость $NH_4Cl$ при 20 °C = 37,2 г / 100 г $H_2O$

Растворимость $NaNO_2$ при 20 °C = 82,9 г / 100 г $H_2O$

Найти:

$\omega(NaCl)$ в конечном растворе - ?

Решение:

1. Вычислим массовые доли хлорида аммония и нитрита натрия в их насыщенных растворах. Массовая доля вещества в насыщенном растворе вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{S}{100 + S}$, где S - растворимость вещества в г на 100 г воды.

Для хлорида аммония ($NH_4Cl$):

$\omega(NH_4Cl) = \frac{37,2}{100 + 37,2} = \frac{37,2}{137,2}$

Для нитрита натрия ($NaNO_2$):

$\omega(NaNO_2) = \frac{82,9}{100 + 82,9} = \frac{82,9}{182,9}$

2. Найдем массы растворенных веществ в исходных растворах.

$m(NH_4Cl) = m_{р-ра}(NH_4Cl) \cdot \omega(NH_4Cl) = 39,46 \text{ г} \cdot \frac{37,2}{137,2} = 10,7$ г

$m(NaNO_2) = m_{р-ра}(NaNO_2) \cdot \omega(NaNO_2) = 33,5 \text{ г} \cdot \frac{82,9}{182,9} \approx 15,18$ г

3. Запишем уравнение реакции, которая протекает при кипячении смеси. При нагревании хлорид аммония реагирует с нитритом натрия с образованием хлорида натрия, газообразного азота и воды.

$NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t} NaCl + N_2\uparrow + 2H_2O$

4. Вычислим молярные массы и количество вещества (в молях) реагентов.

$M(NH_4Cl) = 14 + 4 \cdot 1 + 35,5 = 53,5$ г/моль

$M(NaNO_2) = 23 + 14 + 2 \cdot 16 = 69$ г/моль

$n(NH_4Cl) = \frac{m(NH_4Cl)}{M(NH_4Cl)} = \frac{10,7 \text{ г}}{53,5 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль

$n(NaNO_2) = \frac{m(NaNO_2)}{M(NaNO_2)} = \frac{15,18 \text{ г}}{69 \text{ г/моль}} \approx 0,22$ моль

5. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Согласно уравнению реакции, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1.

Так как $n(NH_4Cl) = 0,2$ моль, а $n(NaNO_2) = 0,22$ моль, то хлорид аммония ($NH_4Cl$) является лимитирующим реагентом и прореагирует полностью. Дальнейшие расчеты будем вести по нему.

6. Рассчитаем массу образовавшегося хлорида натрия ($NaCl$) и выделившегося азота ($N_2$).

Из уравнения реакции следует, что $n(NaCl) = n(N_2) = n(NH_4Cl) = 0,2$ моль.

$M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5$ г/моль

$m(NaCl) = n(NaCl) \cdot M(NaCl) = 0,2 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 11,7$ г

$M(N_2) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль

$m(N_2) = n(N_2) \cdot M(N_2) = 0,2 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 5,6$ г

7. Вычислим массу конечного раствора.

Масса конечного раствора равна сумме масс исходных растворов за вычетом массы выделившегося газа (азота), так как по условию испарением воды можно пренебречь.

$m_{кон. р-ра} = m_{р-ра}(NH_4Cl) + m_{р-ра}(NaNO_2) - m(N_2)$

$m_{кон. р-ра} = 39,46 \text{ г} + 33,5 \text{ г} - 5,6 \text{ г} = 67,36$ г

8. Вычислим массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

$\omega(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{m_{кон. р-ра}} = \frac{11,7 \text{ г}}{67,36 \text{ г}} \approx 0,1737$

Переведем в проценты: $0,1737 \cdot 100\% = 17,37\%$

Ответ: Массовая доля хлорида натрия в полученном после реакции растворе составляет 17,37%.